Una de dos cosas sucedería. El titanio es un metal fuerte, duradero y resistente. Si hay aire incluido en la cavidad, entonces el hielo se formaría y se expandiría en el espacio de aire. Si no hay espacio de aire, el agua comenzaría a ejercer presión sobre las paredes de la esfera.
Si la esfera está perfectamente formada sin inclusiones u otros defectos en el metal o espesor de pared desigual, entonces la fuerza producida por la expansión se distribuiría de manera uniforme en todas las direcciones. Una esfera perfectamente formada con paredes lo suficientemente delgadas se expandiría en todas las dimensiones en proporción a la cantidad de agua transformada en hielo. Se vería que una esfera imperfecta se abulta y cede en los puntos más débiles. Se formarían grietas si la debilidad se localiza y causa estrés concentrado. También se formarían grietas si la presión alcanza la resistencia máxima a la tracción del titanio. Lo más probable es que se abulte y se expanda a las siguientes áreas más débiles, de forma similar a cómo explota un globo, solo a un ritmo más lento.
Si las paredes son más gruesas, no se detectarán cambios externos. Bajo alta presión atmosférica, como resultaría el intento de expansión, la densidad del hielo varía. El titanio tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 130,000 psi si se usa una aleación de grado 5 con un tratamiento térmico adecuado. Eso significa que un perno con un área de 1 ^ 2 o una pulgada cuadrada podría levantar una carga de 128,000 lb antes de ceder. Digamos que si las paredes de su esfera tuvieran un grosor de diez pulgadas con una cavidad de una pulgada, eso debería ser suficiente para simular presiones atmosféricas suficientemente altas, entonces el hielo se solidificaría al 100% o extremadamente cerca del 100% de densidad en comparación con el agua. Se produciría una expansión minuciosa debido a la compresión de titanio, pero esto podría equilibrarse con la reducción térmica dimensional del titanio.
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Una vez más, un factor que uno debe considerar es la masa de agua que se está congelando y las dimensiones de la esfera. Una esfera teórica del tamaño del sistema solar con paredes de diez pulgadas alcanzaría rápidamente y superaría el límite de elasticidad en los metales más fuertes que tenemos disponibles. La fuerza que se ejerce es directamente proporcional a la masa de agua en la cavidad porque, a presión atmosférica, el hielo tiene aproximadamente un 8% más de volumen que el agua. Aumente la dimensión de la sección transversal de la cavidad de la esfera y puede esperar que el agua quiera expandir un 8% adicional de esa dimensión. Una cavidad de una pulgada de ancho querrá expandirse 2/25 de pulgada. Una cavidad de cien pulgadas de ancho querrá expandirse en 8 pulgadas. 8.33 pulgadas para mí más exacto.
Esos son mis dos centavos.
